RFID’de Güncel HF ve UHF Teknolojileri · RFID’de Güncel HF ve UHF Teknolojileri. 2 RFID’de Güncel HF ve UHF Teknolojileri. 3 RFID Nedir? ... •Otomasyon süreçlerine bilgi

1

RFID’de Güncel HF ve UHF Teknolojileri

2

RFID’de Güncel HF ve UHF Teknolojileri

3

RFID Nedir?

RFID ile bilgiyi belirli mesafelerde temassız ve görünmez bir şekilde

iletmek mümkündür.

Endüstriyel RFID sistemleri 3 ana bileşenden oluşur:

• Etiket: Etiket verileri depolayan birimdir.

• Okuma-Yazma Kafası: Etikete enerji sağlar ve etikete verileri

gönderme veya etiketten verilerin alınması işini görür.

Transceiver ismi ile de bilinir (Transmitter ve Receiver)

• Arayüz: Kontrolör veya bilgisayar ile okuma-yazma kafası

arasındaki bağlantıdır. Arayüz, veri transferi işini düzenler ve

kontrol eder.

4

Sistem Görünümü

DCS, PLC

ve/veya

PC

Arayüz Modülleri

IP20 veya IP67

Transceiver

ve data

taşıyıcılar

(etiketler)Etiket

Okuma-yazma kafası

Arayüz Modülleri

5

Radyo Frekans Spektrumu

6

RFID – Genel Frekans Aralığı

• LF: 100...135 kHz (sistem speklerine bağlı olarak.)

• HF: 13,56 MHz

• UHF (1): 433 MHz

• UHF (2): 840...955 MHz (ülke/ bölgeye bağlı)

• UHF (3): 2400...2483 MHz (“mikrodalga”)

RFID için farklı çalışma frekansları :

Hava arayüzü için çalışma frekansının seçimini uygulamanın özellikleri belirler.

Diğer kablosuz sistemlerle aynı band ZigBee, wireless

sensör ağları, tüketici radyo ürünleri, ...

Diğer kablosuz sistemlerle aynı band! WiFi, WLAN,

Bluetooth, mikrodalga fırınlar, ...

7

HF Özellikleri

HF RFID

= 13,56 MHz

Haberleşme Aralığı Kısa mesafe, 50 cm’ye kadar

Okuma-yazma ünitesi (kafa) ve

transponder (tag) arası haberleşme

mekanizması

Endüktif kuplaj

Çalışma aralığı içinde saha dağıtımı Genellikle homojen manyetik alan

Hava arayüzü

Şekli ve büyüklüğü etrafındaki

çevreden bağımsız, kafa (anten)

tarafında sabit çıkış gücü

8

HF Özellikleri

HF RFID

= 13,56 MHz

Etkilendiği temel malzemeler Metal

Çoklu tag (popülasyon) İşleme 20 adet tag’e kadar

Tag hafıza kapasitesi 64 Byte’dan 8 KB’a kadar

Dünya çapında kullanımAynı ürünler dünyanın her yerinde

çalışabilir

9

Şimdi UHF RFID…

HF RFID

= 13,56 MHz

UHF RFID

= 860 – 960 MHz

Haberleşme aralığı Kısa mesafe, 50 cm’ye kadar Uzun mesafe, bir kaç metreye kadar

Okuma-yazma ünitesi (kafa) ve

transponder (tag) arası haberleşme

mekanizması

Endüktif kuplaj Radyo dalgalarıyla yayılım

Çalışma aralığı içinde saha

dağıtımıGenellikle homojen manyetik alan

Genellikle homojen olmayan

elektromanyetik (EM) alan

Hava arayüzü


çevreden bağımsız, kafa (anten)

tarafında sabit çıkış gücü


çevreden önemli ölçüde etkilenir

(yansıma, soğurma), kafa (anten)

tarafında çıkış gücü ayarlanabilir

10

UHF Özellikleri

HF RFID

= 13,56 MHz

UHF RFID

= 860 – 960 MHz

Etkilendiği temel malzemeler Metal Metal ve sıvılar

Çoklu tag (popülasyon) İşleme 20 adet tag’e kadar 200 tag’e kadar

Tag hafıza kapasitesi 64 Byte’dan 8 KB’a kadar 24 ve 110 Byte arasında

Dünya çapında kullanımAynı ürünler dünyanın her yerinde

çalışabilir

Yerel RF düzenlemeleri nedeniyle

bölgelere özel ürünler

11

UHF Özellikleri

• 1.50 m ve 5 m arası haberleşme aralığı

(okuma-yazma cihazı ve etiket arası

kombinasyona bağlı )

• Haberleşme aralığını ayarlamak için

anten çıkış gücü konfigüre edilebilir

• Hava haberleşme protokolü

ISO 18000-6C (EPCglobal Class 1 Gen 2)

özellikleriyle uyumludur

HF ile ortak özellikleri :

• Aktif cihazlar, örn. anten ve

elektronikler aynı gövdede

• Okuma ve yazma „çalışma

esnasında“, örn. etiketlerin hareketi

boyunca yapılabilir

Uzun mesafe uygulamaları

Özel çözümler için cihaz uyarlama

Yatırım güvenliği

Daha az bozunma, güvenli çalışma

Uygulama esnekliği

12

Uluslararası Kullanılabilirlik : UHF

13

Kanal Erişimleri

50 49484321

902 MHz 928 MHz865.6 MHz 867.6 MHz

2 W (ERP)4 W (EIRP)

Etiket cevabı bitişik kanallar içerisinde (düşük güç)

Etiket cevabı aynı kanal içinde

c = 200 kHz c = 500 kHz

FHSS

• Bölgesel şartnamelere göre kanal kullanımı !

• Örnekler:

ETSI EN 302208 FCC 15.247

Tahsisli kanallar

14

Etiketler : HF -UHF

İki temel tipte

Rijit/sağlam gövde Akıllı etiket

HF UHF HF UHF

15

Etiket işlem karşılaştırması HF – UHF

HF, ISO 15693 UHF, ISO 18000-6C (EPCglobal

Class 1 Gen 2)

Antene parmaklarla dokunmak Performansta azalma olmaz Performansta azalma (ekranlama)!

Metal-üzerine montaj Ferrit tabaka kullanıldığında anten

metale yakın

Metal ve anten arasında her zaman

mesafe gerekir

Etiket gömülmesi Performansta azalma olmaz Her zaman performansta azalma

(ekranlama)!

16

Frekansa bağlı özellikler

100 – 135 kHz 13,56 MHz UHF

(yakın alan)

UHF / MW

(uzak alan)

Birbirine yakın etiketler Birbirlerini etkilemeleri nedeniyle okuma-yazma mesafelerinde azaltma

Polimerler (εr < 3 ) etkilemez

düşük etkileme

Yüksek etkileme

Cam (εr < 5…15)

Su (εr ≈ 80)

Metal yüzeyler

standart pasif etiketler sınırlı O-Y O-Y olanaklı değil

Metale mesafeli olduğunda sınırlı O-Y

özel pasif etiketler " Metal üzeri etiketler ", " yüksek sıcaklığa dayanıklı

etiketler",...

Aktif etiketler Mevcut değil Arttırılmış O-Y

mesafesi

17

Radyo haberleşme alanı HF

HF RFID için tipik hava arayüzü

okuma-yazma kafası

etiket

• homojen şekil/form

• etrafındaki çevreden etkilenmez

Ölçekleme

Tipik

Hava arayüzü

18

Radyo haberleşme alanı UHF

UHF RFID için tipik hava arayüzü

• homojenolmayan şekil/form

• etrafındaki çevreden önemli ölçüde etkilenir

Okuma-yazma üniteleri

etiket

haberleşmeboşlukları

aşılan alanlar (overshoot)

20

Sonuç

UHF RFID sadece iki disiplin açısından HF’den daha iyidir :

B) Çok sayıda etiketi işleyebilir

A) Etiketler uzak mesafeden

okunur

21

Sonuç

→ Eğer mümkünse HF RFID ile çözeriz !

UHF RFID hava arayüzü tamamıyla HF’den farklı çalışır !

• Dikkat edilmesi gereken bir çok koşula sahip karmaşık uzun menzilli bir

sistemdir!

• Ek olarak: UHF RFID için Test aşamaları zorunludur !

• Yazılım parametreleştirme aralığı oldukça kapsamlıdır !

→ UHF’i sadece yüksek haberleşme mesafesi

ve/veya toplu (çokluetiket) avantajı durumlarında

kullanırız.

22

TURCK – BL ident Simulatör (HF Uygulamalar)

23

UHF Kapsama Alanları için Simülasyon

• Ray tracing algoritması temel alınarak kompüter hesaplaması

• Sonuçlar : RF alanların büyüklüğü ve kapsaması

• Avantaj : Fabrika testleri öncesi, sahadaki uygulama koşullarına

göre UHF sistemini ayarlamak ve konfigüre etmek

Okuma-yazma kafası

kapsama

P [dBm]

Okuma-yazma kafası

Kapsama alanı

24

Endüstriyel Otomasyonda RFID

• Endüstriyel Otomasyon

• Otomasyon (otomatik kontrol) yapılacak işin insan ile ekipman

arasında paylaşılmasıdır.

• Trendler

• Birim zamanda daha fazla üretim

• Hatasız üretim oranı

• İzlenebilirlik

• RFID

• Tanımlama

• Veri tabanlarında saklama

• Otomasyon süreçlerine bilgi / komut sağlama

25

Hedef: Tedarik Zincirinde Tam Şeffaflık

Ham Madde

Yan Sanayi

Üretici

Dağıtım

SatışMüşteri

26

Endüstriyel Otomasyonda Sektörler

• Fabrika Otomasyonu

• Otomotiv

• Taşıma & Aktarma

• Makina İmalatı

• Gıda

• Paketleme

• Proses Otomasyonu

• İlaç Endüstrisi

• Kimya Endüstrisi

• Petrokimya

• Petrol, Gaz, Enerji

• Su Toplama/Arıtma

27

Endüstriyel Otomasyonda Uygulamalar

RFID HFRFID HF+UHF

mal giriş malzeme

aktarma

ön montaj üretim test paketleme sevkiyat

Fabrika otomasyonu

Otomotiv

Taşıma & Boşaltma/Aktarma

Makina İmalatı

Gıda

Paketleme

Proses otomasyonu

İlaç Endüstrisi

Kimya Endüstrisi

Petrokimya

Petrol, Gaz, Enerji

Su Toplama/Arıtma

Montaj & Aktarma

Taşımacılık

Endüstriyel üretim

Devreye alma

Lojistik

Dağıtım

HF

UH

F

Sektörler Alanlar Uygulamalar

Sipariş Kontrolü

Üretim Kontrolü

Ürünlerin izlenebilirliği

Aletlerin ve taşıyıcıların tanımlanması

Önleyici Bakım

Kalite Yönetimi

Yetkilendirme

Hırsızlık Önleme

Taşımacılık

Endüstriyel üretim

Intra(İç)lojistik

Lojistik

Dağıtım

HF

UH

F

Ürünlerin izlenebilirliği (Pulk)

Lojistik için taşıyıcıların tanımlanması

palet

konteyner

kızak

Ambar Yönetimi

28

Kullanımdaki Etiket Sayıları

Kaynak: IDTechEx

29

Frekansa Göre Kullanım (2010)

Kaynak: IDTechEx

30

Frekansa Göre Kullanım (2016)

Kaynak: IDTechEx

31

UHF ile Araç Üretimi

1

2

3

4

5

1=Gövde kızakları (Barkod, 2D)

2=Kataforez kızakları (RFID HF)

3=Boyahane kızakları (RFID HF)

4=Montaj hattı (Üretim formları)

5=Çıkış kızakları (Üretim formları)

Şasi veya benzer bir parçaya üretimin başında monte edilen tek bir UHF etiket !

32

UHF ile Araç Üretim ve Tanımlanması

Gövde üretimi Boyahane Son montaj

DağıtımServis

Otomatik

Kapılar

TMB1UCX4VZ02554

747 Operace

S1

S2

S3

S4

S5

S6

Motor

P?evodovka

Radio

Klima

Sedadla

Okna

01

08

12

05

09

11

MG9

GOE

RM8

4R2

9AK

H6Y

12 : 00

Fach

33

RFID sistemi

PROSES GÜVENLİĞİ : ÖRNEK SAHA UYGULAMASI

34

Hortum Tanımlama – concept by TURCK

• RFID sisteminin temeli tanımlamadır (güvenilir ve esnek tanımlama)

• Operatörler için kolay ve hızlıdır

• İşletim süresince bakımı kolaydır

Kısa bir BAKIŞ:

35


Sistem bileşenleri

Okuma/yazma kafası

Tag tutucu

Tag (data taşıyıcı)

O/Y kafası için montaj aparatı(tümleşik tek parça

36


Soket içinde hortum yok

37


OK (soket içinde doğru hortum)

38


Hata (soket içinde yanlış hortum)

39


Okuma/Yazma kafası

Okuma/yazma kafası özellikleri :

- Ağır çevresel koşullarına özel tasarlanmış tümüyle enkapsüle (IP68/69K, kimyasallar, temizleme prosesleri, vs.. dayanıklı )

- Endüstriyel enterferanslara bağışıktır (endüstriyel gürültüler, tanımlamayı etkilemez elektromanyetik uyumluluğu kanıtlanmıştır)

- Kontrol sistemlerine entegrasyonu kolaydır (PLC, DCS veya uzak I/O istasyonlarıyla %100 uyumludur)

40

Hortum Tanımlama– concept by TURCK

Tag (data taşıyıcı)

Tag özellikleri:

- Ağır çevresel koşullara özel tasarlanmış tümüyle enkapsüle (IP68/69K, kimyasallar, temizleme prosesleri, vs.. dayanıklı )

- Pasif eleman (güç beslemesi gerekmez)

- Okuma/yazma bilgisi için 128 Byte hafıza

- Çalışma süreleri:• Okuma işlevi: SINIRSIZ• Yazma işlevi : 100 000 defaTesisin tüm ömrü boyunca tag’lerin değiştirilmesine gerek kalmayacaktır.

41


Tag tutucu ( etiketlik )Etiketlik özellikleri:

- Paslanmaz çelik veya polyamid plastik(isteğe bağlı olarak diğer malzemeler olanaklıdır)

- Mekanik darbeler ve gerilmelere dayanıklıdır.

- Tüm hortum sistemlerine monte edilebilir(Hortum üreticisine bağlı olarak değişir)

- Dönebilir etiketlik sayesinde kam kilitlemesini geniş bir tolerans ile manifold soketine kolay ve hızlı bir şekilde bağlayabilirsiniz.

42


Montaj aparatı

Montaj aparatı özellikleri:

- Her tip hortuma monte etmek olanaklıdır (hortum üreticisine göre değişir)

- Paslanmaz çelik gövde malzemesi

- Ayar kolu, operasyon boyunca etiketliğin doğru pozisyonunu garanti eder, diğer kam kilitlerinin yakın civardaki manifold soketlerine takılması süresince kazara hareketlerden ( ve tanımlamanın kaybından ) korur

43

Ek aksesuarlar (opsiyoneldir)

LED ışıklarla Bildirim:

- Operatörü yönlendirmek için LED ışıklar manifold soketlerine yerleştirilebilir. LED ışıklar, uzak I/O’lar ile entegre edilerek, doğru hortumun doğru sokete takılıp takılmadığını gösterebilir ( örneğin, yeşil ışık – OK, ışık yok veya kırmızı ışık – tag yok veya yanlış hortum bağlanmasını simüle edebilir )

- Indikatör ışıklarımız, farklı şekil, boyut ve renklerde mevcuttur ve ağır çevresel koşullarda çalışabilirler, koruma sınıfları IP67.


44

Manifold görünümü


45



46



47



48


Uyarı Sinyalleri LED (opsiyon)


49



50



51

Özet

Sunulan konseptin avantajları:

- Bakımı ve kullanımı kolaydır:• Dönebilir etiketlik bağlantı esnasında kam -kilitleme pozisyonunun toleransını

garanti eder. Mekanik kodlamayla karşılaştırıldığında operatörler açısından bağlantıyı gerçekleştirmek kolay ve hızlıdır .

• Çözüm; hortum/kam kilit üreticilerinden bağımsızdır. Orjinal kam kilit konnektörlerinde bozunma olmaz ( konnektör gövdesine veya soket gövdesine kaynak yapmak veya ek aparatlar gerekmez ) bu da bakım kolaylığı sağlar.

- Kontrol sistemiyle entegrasyonu kolaydır• Profibus, Profinet, Ethernet IP, Modbus TCP, DeviceNet/CanOpen, EtherCAT, Modbus

RTU destekleyen hemen tüm PLC veya DCS üreticileriyle uyumludur.


52

Sorularınız ?Uğur Büyükİş Geliştirme Müdürü/Business Development Manager

TURCK Otomasyon Tic. Ltd. Şti.İnönü Mah. Kayışdağı Cad., Yeşil Konak Evleri No: 178, A Blok D:434755 Ataşehir/İstanbul

GSM: 0530 380 91 10TEL: 0216 572 21 77 dahili:18FAKS: 0216 572 21 23Eposta : [email protected]

53

İlginiz için çok teşekkürler !!!

Documents

RFID’de Güncel HF ve UHF Teknolojileri · RFID’de Güncel HF ve UHF Teknolojileri. 2 RFID’de Güncel HF ve UHF Teknolojileri. 3 RFID Nedir? ... •Otomasyon süreçlerine bilgi